Quimica

CÁTEDRA: QUÍMICA

GUÍA DE PROBLEMAS N°3
TEMA: GASES IDEALES

OBJETIVO: Interpretación de las propiedades de los gases; efectos de la presión y la temperatura sobre los volúmenes de los gases. PRERREQUISITOS: Conocimiento de las leyes de los gases ideales; ecuación general de estado; ley de Dalton de las presiones parciales y manejo de unidades. INTRODUCCIÓN TEÓRICA: Decimos que una sustanciaen estado gaseoso se comporta como un gas ideal cuando obedece con exactitud a las leyes de los gases que se detallan a continuación: LEY DE BOYLE: A temperatura constante, el volumen (V) que ocupa una masa definida de gas es inversamente proporcional a la presión aplicada (P).
Presión, P
Menor volumen , alta presión

V α 1/P

V . P = cte

(n, T ctes))

mayor volumen baja presión

LEYDE CHARLES: A presión constante, el volumen (V) que ocupa una masa dada de gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta (T).
Volumen, V

Volumen,V
Temperatura alta, volumen grande

VαT

V = cte . T

(n, P ctes)

LEY DE AVOGADRO: A la misma temperatura y presión, volúmenes iguales de gases contienen el mismo número de moléculas (n: N° de moles). Vαn V = cte . n (P, Tctes)

Temperatura baja, volumen pequeño

Temperatura,T

A partir de combinar estas leyes de los gases ideales, se obtiene la ecuación de los gases ideales: P.V=n.R.T P: presión n: N° de moles V: volumen T: temperatura absoluta Donde el valor de R, la constante universal de los gases, depende de las unidades que se elijan para P, V y T. 29

Ejemplo: R = 0,082 atm L/mol K;

o

R = 8,314J/mol K

La ecuación de los gases ideales nos permite calcular una de las variables del gas (P, V, T ó n) a partir de conocer las 3 restantes. Cuando un gas sufre una transformación modificando sus variables P, V ó T, y siempre y cuando se mantenga la misma cantidad de gas (n), existe una ecuación resultante de la ecuación de los gases ideales que me permite relacionar las variables del gas (P, Vy T) del estado inicial y final de la transformación.

Si en la ecuación de los gases ideales reemplazamos el número de moles (n) por el cociente entre la masa del gas y su masa molar (MM), obtendremos una modificación que puede ser de utilidad:

LEY DE DALTON DE LAS PRESIONES PARCIALES La presión total que ejerce una mezcla de gases ideales es la suma de las presiones parciales de los gasesque la componen. Llamamos presión parcial de un gas en una mezcla de gases, a la presión que tendría ese gas si estuviera solo en el recipiente de la mezcla y en las mismas condiciones (P y T) de la misma.

RECOLECCIÓN DE GAS SOBRE AGUA Cuando se recoge un gas sobre agua lo que se obtiene es una mezcla de gases compuesta por el gas recogido y vapor de agua. La presión parcial del vapor de agua esla presión de vapor del agua a la temperatura en que se encuentra la mezcla.

Se sigue el mismo criterio si el gas se recoge sobre otro líquido. FACTORES DE CONVERSIÓN Y CONSTANTES 0ºC = 273K 760 mm Hg = 1 atm = 1,013 x 105 Pa = 101,3 KPa = 760 torr R = 0,0823 atm L mol-1 K-1 = 8,314 J mol-1 K-1 = 8,314 kPa dm3 mol-1 K-1 1 mL = 1 cm3 1 L = 1000 mL = 1 dm3 CNPT = condiciones normales de presióny temperatura = 1 atm y 273 K 30

PROBLEMAS RESUELTOS Ejercicio N° 1: Se tiene una masa de oxígeno, que ocupa un volumen de 200 litros a la temperatura de 97oC y presión de 100,8 kPa, se quiere saber a qué temperatura ocupará un volumen de 150 litros si la presión de 103,5 kPa? Resolución: V1 = 200 L T1 = 97 oC = 370 K P1 = 100,8 kPa V2 = 150 L T2 = ? P2 = 103,5 kPa

Ejercicio N° 2: 250 cm3de un gas se han recogido sobre acetona a –10 °C y 770 torr de presión. El gas pesa 1,34 g y la presión de vapor de la acetona a esa temperatura es 39 mmHg. ¿Cuál es la masa molar del gas? T = -10 °C = 263 K Resolución: V = 250 cm3 = 0,25 L ;

Ejercicio N° 3: Se tiene un recipiente de 44,8 dm3 lleno con 2 moles de nitrógeno gaseoso a 273 K. Si a ese mismo recipiente se le agrega 1 mol de...